阐述了“双碳”战略对煤电目前总体影响以及面临的发展问题；对煤电机组清洁排放、节能减碳、供热提效、灵活运行的现状和关键技术进行了梳理分析，展望了煤电发展前景，得出了基于我国资源禀赋及能源战略安全来积极看待煤电发展的结论，应重视清洁高效灵活煤电技术的研发与应用，与各种新能源的优势互补，动态协同发展，以推动新型电力系统稳健发展。

燃煤循环流化床（CFB）锅炉对污泥进行混燃是一种有效处置污水污泥的方法。在适当的污泥掺烧比例下，污泥与煤混燃不会对电厂生产造成显著不利影响，并且可以使污泥的热值得到合理利用。综述了燃煤CFB锅炉混燃污泥的研究与应用进展，包括煤与污泥混燃过程中污染物的排放和控制、锅炉可靠运行的掺烧比例和污泥干化等情况。分析了混燃湿污泥所带来的运行问题，介绍了采用水煤浆悬浮燃烧技术及富氧燃烧技术对污泥进行处置和利用的情况。指出结合先进烟气净化技术的污泥干化与焚烧综合利用是目前燃煤CFB锅炉混燃污泥应用的较为成熟的工艺之一，在对多种污染物进行有效控制的同时，可以避免污泥贮存、干燥、输送过程中产生臭气对环境的影响。相关调查和分析结论可为燃煤CFB锅炉混燃污泥的设计和安全运行提供参考和依据。

为加快实现“碳达峰”和“碳中和”目标，国家、地方及行业陆续出台了一系列关于温室气体控制的法律、法规及制度文件。氧化亚氮（N₂O）作为一种具有较强温室效应的气体，引起越来越多研究者的重视。总结了国内外N₂O研究现状，对比了典型燃煤锅炉N₂O排放情况，分析了燃烧过程中N₂O的生成机理、影响因素、抑制方法及脱除手段，探讨了燃煤锅炉的N₂O减排策略，指出在加强燃煤锅炉N₂O相关标准的制订、新技术研发及示范应用工作的同时，还需要对N₂O的影响因素如加压富氧条件、煤质自身含水率等加深研究，进一步完善抑制与脱除办法。

为了保证超临界循环流化床（CFB）锅炉具有良好的宽负荷运行特性及深度调峰的能力，对跨临界压力变化时工质与水冷壁间的动态特性进行试验研究。采用Φ25.0 mm×3.5 mm的垂直上升光管，在压力20.0~23.0 MPa，质量流速400~800 kg/(m²·s）试验工况范围内开展了近临界稳态传热试验和跨临界压力阶跃动态特性试验。结果表明：近临界压力下，增大质量流速、减小内壁热负荷、降低压力都能使传热恶化发生时的干度减小，对应的流体焓值增大，使传热恶化推迟发生；跨临界压力阶跃变化时，受热管内流体可能发生传热恶化导致壁温飞升，但随着质量流速的增大温度又回落到正常值；壁温飞升点与内壁面的传热随时间依次经历传热恶化阶段，过冷沸腾传热强化阶段和单液相换热阶段；各参数对跨临界压力阶跃变化时传热恶化的影响与对近临界稳态试验的传热恶化的影响相同，质量流速减小和内壁热负荷增大会使传热恶化发生的位置提前，同时壁温飞升的数值更大。

目前国内设计有侧墙、后墙给煤系统的大型循环流化床（CFB）锅炉在实际运行过程中普遍存在着给煤延迟与给煤不均匀的突出问题。通过对大型CFB锅炉机组给煤延迟问题和现存给煤系统运行特点的分析，提出了大型CFB锅炉给煤线路给煤延迟问题量化计算方法，并针对某超临界600 MW CFB锅炉给煤线路案例进行计算，获得了宽负荷快速调峰工况下给煤线路的给煤延迟特性。计算结果表明：给煤延迟问题在大型CFB锅炉机组的变负荷运行过程中普遍存在，均会导致一定程度的给煤不均情况；机组变负荷幅度、变负荷速率以及单给煤线路上给煤口数量均与给煤延迟问题的严重程度成正相关关系。计算方法与分析结果可为大型CFB锅炉给煤线路适应宽负荷快速调峰运行提供设计依据和技术参考。

为了给深度调峰工况下火电机组负荷优化分配提供方法指导，分别建立了机组中高负荷与低负荷下的优化分配目标函数，并对不同状态下的负荷优化分配进行了研究。利用k均值聚类算法处理数据，拟合出2台机组中高负荷与低负荷下的煤耗特性曲线；建立负荷分配目标函数，对比负荷静态分配、增量分配及持续变负荷条件下优化前后的煤耗量；设定深度调峰工况下2台机组总负荷指令，对比负荷平均分配和优化分配2种方案的煤耗量。结果表明：利用基于聚类的煤耗特性曲线建立中高负荷与低负荷下的优化分配目标函数，方法可靠，深度调峰工况下优化效果显著。k均值聚类算法可用于火电机组负荷优化分配，并可为火电机组深度调峰工况下负荷优化分配的研究提供参考。

烟气再循环（flue gas recirculation, FGR）是提高循环流化床（circulating fluidized bed, CFB）锅炉低负荷运行安全性、减少NO_x原始生成的重要技术手段。以某电厂超临界350 MW CFB锅炉为研究对象，采用一维小室CFB燃烧准静态数学模型研究了该锅炉在20%、30%、40%BMCR（最大连续负荷）下炉内温度分布，炉膛出口烟气NO_x、CO质量浓度，O₂体积分数，飞灰底渣可燃物含量等性能指标与FGR流量之间的关系。结果表明：床层温度、炉膛出口温度均随FGR流量的增加而降低，床层温度相对炉膛出口温度降低幅度较大，炉膛上下温差随FGR流量的增加逐渐缩小，较低负荷时炉膛上下温差受FGR影响更为显著；炉膛出口烟气NO_x质量浓度随FGR流量的增加呈现先降低再升高的趋势，存在最优FGR流量可使机组经济环保运行；随FGR流量的增加，炉膛出口烟气CO质量浓度、飞灰及底渣可燃物含量均呈现增加趋势；FGR的投入在显著降低一次风氧含量同时，保证密相区流化风量始终高于保护值，进一步保障了低负荷下锅炉运行安全性。

面对大规模波动性新能源并网带来的电网频率安全问题，飞轮储能辅助火电机组参与调频可以有效提升电网发电侧频率主动支撑能力，是能源结构转型期间支撑电网频率安全的有效保障。针对飞轮储能系统的出力控制策略和容量优化配置，提出一种用于辅助火电机组一次调频的飞轮储能控制策略与容量配置一体化方法。首先设计了一种考虑机组实时状态的飞轮储能协同调频控制策略；提出了考虑电厂一次调频收益的经济评估模型，采用改进的粒子群算法进行求解；最后采用华北某电厂315 MW机组实际调频数据进行仿真验证。仿真结果表明，所提出一体化配置方案能够在有效改善电网调频效果的同时兼顾投资方收益，该研究对推动飞轮储能辅助火电参与电力系统调频服务的现场工程应用具有重要理论指导意义。

为了给超临界350 MW循环流化床（CFB）锅炉灵活运行提供指导，对亚临界压力下垂直上升光管内低质量流速汽水工质的流动传热及动态特性进行了试验研究。流动传热试验的压力为12.0~15.0 MPa，质量流速为 350~440 kg/(m²·s），内壁热负荷为135~220 kW/m²。在26 MPa稳态试验基础上，通过压力阶跃减小和热负荷阶跃增加研究了垂直上升光管的动态特性。流动传热试验的结果表明：改变压力会影响饱和沸腾区的传热性能和饱和沸腾区的焓值区间；质量流速对传热性能影响仅体现在过冷区，质量流速增大过冷区的传热性能增强；增加热负荷会使饱和沸腾区的传热性能下降。根据流动传热试验数据，拟合得到了亚临界条件下垂直上升光管内汽水工质的传热和摩擦阻力关联式。动态特性试验的结果表明：压力阶跃变化量越大，试验段内的质量流速增量越大，出口比焓和出口壁温变化程度越大；热负荷阶跃仅会影响出口比焓，热负荷阶跃变化量越大，出口比焓和出口壁温变化程度越大。本研究可以为超临界CFB锅炉低负荷、灵活运行过程提供指导。

为了探索低碳环保的火力发电技术，提高清洁能源利用效率，提出一种耦合清洁热源的Allam循环发电系统。建立了系统中主要设备的热力学模型，通过与参考系统的对比阐释耦合系统的优势及原理，并通过参数分析研究设计参数对耦合系统性能的影响机制。计算结果表明：低品位的清洁热源可以有效解决Allam循环回热器的热量不平衡问题，将循环工质加热到更高的温度，进而提高系统性能。在典型算例下，清洁热源耦合系统的㶲效率可达54.07%，比参考系统高4.01百分点；耦合系统输出功率和㶲效率随透平进口温度的升高先升高后降低；随着清洁热源温度和流量的增加，耦合系统输出功率有所增加，㶲效率先升高后降低。研究成果可以为低碳发电技术提供数据支持和理论支撑。

为提高燃煤机组的灵活性，提出一种抽再热蒸汽储热和抽主蒸汽加热二次热风联合灵活调峰运行方式。以超超临界660 MW间接空冷机组为研究对象，分析了该机组在30%BMCR工况不同调峰方案下机组抽汽储热调峰性能、不同的释热工况下的能量复用率以及联合降负荷运行方式的性能。结果表明：在调峰容量为20 MW、释热工况为75%THA时，抽主蒸汽储热、抽主蒸汽加热二次热风和抽再热蒸汽储热的能量复用率分别为55.13%、84.74%和46.24%；在保证锅炉燃烧和受热面安全的前提下，采用抽再热蒸汽储热和抽主蒸汽加热二次热风联合降负荷灵活运行方案，调峰容量可达46 MW，在释热工况为75%THA时能量复用率可达74%。研究结果可为燃煤机组灵活调峰提供参考。

取消常规循环流化床（CFB）富氧燃烧系统中的烟气再循环装置，转为纯氧燃烧，有望降低机组整体运行能耗和CO₂捕集成本。纯氧燃烧将带来热负荷分布不均和极小烟气量下流化困难等问题，因此要针对炉内流态和受热面布置等进行全新锅炉设计。采取在密相区布置埋管受热面解决局部超温问题；同时应用独特的“下宽上窄”炉膛结构设计、降低床料粒度、增大一次风率等方法应对物料流化困难。基于CFB流动和传热理论，建立了纯氧燃烧CFB锅炉传热计算方法，并据此完成了130 t/h超高压纯氧燃烧CFB锅炉的概念性设计，给出了锅炉炉膛、埋管蒸发受热面、埋管过热器、旋风分离器、返料阀及尾部烟道省煤器的基本结构和整体布置方案。分析表明，该新型纯氧燃烧CFB锅炉能够较好解决高氧浓度燃烧带来的热负荷分布不均和极小烟气量下流化困难等问题，设计锅炉热效率可达94.83%，出口烟气中CO₂和H₂O体积分数分别为57.1%和38.4%，可为未来开发面向碳捕集、利用与封存（CCUS）-强化采油（EOR）的纯氧燃烧CFB锅炉技术和工程实践奠定基础。

飞轮储能系统耦合火电机组参与调频能够有效提高自动发电控制调频性能，解决火电机组跟踪二次调频指令时响应时间长、爬坡速率慢、调节精度低等问题，获取调频辅助收益。考虑西北电网“两个细则”对自动发电控制爬坡性能的要求，提出一种适用于工程实践的飞轮储能系统控制策略，保留飞轮电量的同时提高联合系统参与自动发电控制调频的性能指标。将此策略在实际工程中开展验证，结果表明：所提策略下火-储联合调频系统参与自动发电控制调频性能得到提升，电厂经济效益得到明显提升，控制策略的成功应用对飞轮储能系统联合火电机组参与自动发电控制调频的工程实践具有重要现实意义。

自然通风直接空冷系统既不需要机械通风风机，也不需要间接空冷系统的循环水泵，大幅度降低了噪声、厂用电率和供电煤耗，符合“低碳”时代发展要求。自然通风直接空冷系统在大容量机组尚未应用，需掌握环境风向对自然通风直接空冷塔散热的影响规律。利用流体力学模型仿真FLUENT软件，对2×660 MW机组的直接空冷塔不同风向进行数值模拟，得到不同风向下各散热三角的通风量和散热量分布特点、直接空冷塔总体散热性能以及风向对直接空冷塔和主厂房总体布置的影响。结果表明，2台机组的自然通风直接空冷塔的中心连线优先与主导风向平行。

针对热电企业广泛应用的供热补偿设备，构建了抽凝机组配置固体蓄热式电锅炉后的电热可行域模型以及节煤率模型，对比分析了固体蓄热式电锅炉与电极式电锅炉、储水式蓄热罐对热电机组在供热能力、调峰能力、运行成本3方面的影响。基于当前热电企业现状，对配置供热补偿设备的灵活性热电厂建立了电热联合调度通用模型，结合实际热电厂运行数据，校验了上述模型并量化分析了不同补偿供热方案在运行灵活性、场景适应性以及节煤效果、运行成本方面的差异性。结果表明：同等供热能力下，固体蓄热式电锅炉灵活性最强，节煤效果相对最弱，节煤率仅为0.11；蓄热罐节煤效果最佳，节煤率达到0.27，但其场景适应性不及其他供热补偿方案。本文所建模型与研究结果可为热电企业的优化运行提供理论工具及参考。

针对1台650 ℃等级超超临界1 000 MW机组旋流对冲锅炉的炉内低氮燃烧问题，建立三维计算流体力学数值模拟，探究其在燃尽风变化的情况下，炉膛内流动、燃烧与传热变化以及燃尽风率对烟气中NO_x体积分数的影响。结果表明：设置错位燃尽风，并将前墙低位燃尽风向下15°喷入炉膛有利于降低NO_x体积分数，提高燃尽率；较低燃尽风率会造成炉内主燃区温度高、范围大，受热面与炉内高温区距离减小；炉膛出口NO_x体积分数随燃尽风率增加呈现先下降再升高的变化规律，最佳燃尽风率约为33.9%。

针对类似磨煤机故障等小概率发生事件难以提取且用于机器学习分类导致的故障诊断精度低的问题，提出了一种基于小样本的PCA-FINCH高精度故障诊断方法。首先，基于主元分析（PCA）对表征设备运行状态的历史数据进行故障检测，通过T²控制限与Q控制限来检测故障的发生并识别故障样本，提取故障样本从而组成小样本故障集；然后，基于FINCH分类器，对获取的小样本故障集进行精确分类，实现对设备的故障诊断；最后，使用包含有磨煤机故障的历史数据集对该方法进行验证。结果表明，提出的PCA-FINCH故障诊断方法能够对小样本故障实现高精度分类，其在精确度上，较决策树CART、随机森林RF、支持向量机SVM分别提高了2.61百分点、1.74百分点、1.85百分点，其在收敛速度上也表现优异。

采用Dymola软件建立以电阻式熔盐加热器为研究对象的动态模型，在验证模型有效性的基础上，重点研究了在电负荷和熔盐流量扰动下及不同布置方式下电阻式熔盐加热器的瞬态特性和内部温度场。研究结果表明：电负荷和熔盐流量大扰动对电阻式熔盐加热器动态特性的影响趋同，且分别在110 s和105 s时达到其极限工况；而二者协同扰动时，可大幅推迟其极限工况的发生；多个电加热器串联或并联布置能够减缓熔盐温度变化，但却增加了系统成本。研究结论可为电阻式熔盐加热器的设计、控制和调试提供参考。

高比例新能源的逐步接入改变了电力系统的运行方式，新能源接入配网侧的变压器运行环境也发生了极大改变，基于传统电力系统“源随荷动”的变压器风险评估体系已无法满足现有新型电力系统“源荷互动”的评估需求。基于Copula模型与变压器Susa模型，建立风电接入的新能源配电网中“源”“荷”新型相关性模型，并引入绝缘劣化概率等指标，提出了一种考虑风电-负荷相关性的变压器运行风险联合概率评估方法，利用蒙特卡罗法计算各个风险指标值并对变压器运行风险进行评估。研究结果表明，传统不考虑“源”“荷”相关性的变压器评估体系会导致整体风险评估结果偏低，指标最高误差可达55.02%，且随着相关性提升，变压器热缺陷风险不断增加。研究结论可辅助提升新型电力系统变压器运行风险等级评估准确度，为今后变压器状态评估与检修计划制定提供参考。

为了解决目前集团信息系统中普遍存在的用户账号管理与安全防护的问题，提出了一种基于零信任架构的集账号、认证和审计于一体的AAA系统。首先，对AAA系统的用户管理、身份认证授权、用户审计等模块进行功能描述；然后，针对传统网络边界防护问题，采用基于零信任架构的认证授权方式对业务场景进行身份鉴别，以保障业务系统环境的可靠性；最后，对AAA子系统的逻辑及集团级系统开发平台配置进行说明。提出的AAA系统可有效提高集团级企业信息系统的业务安全，弥补零信任环境下用户登录账号的安全问题，也进一步提高了集团级企业内网络设备、应用设备、系统和应用管理的安全防护能力。

槽式太阳能光热电站运行过程中，集热回路的导热工质出口温度稳定是电站安全可靠运行的重要控制目标。由于集热管的结构特点，槽式集热器出口温度具有大惯性、大延迟、出口温度控制问题复杂等特性。为此，构建了兆瓦级槽式太阳能集热回路的动态数学模型，并在集热器出口构建了温度控制系统，提出一种槽式太阳能发电集热回路出口温度的阶梯式预测控制器，并基于MATLAB/Simulink平台进行了仿真。仿真结果表明，对于槽式集热回路，在辐照、导热油入口温度和环境温度扰动情况下，相较于传统PID控制系统，阶梯式预测控制器调节时间更短，超调量更小，鲁棒性更好，控制效果提升明显。所提出预测控制器能很好地应对集热场出口导热油超温及导热油流量波动频繁的情况，有利于槽式集热场的安全稳定运行。

某电站锅炉给水、蒸汽、炉水等测点的pH值持续异常偏低，且无法通过调整炉水加药工艺得到有效解决。为此，探讨分析了水样温度对pH电极、能斯特温度系数斜率以及溶液温度系数（离子活度）的影响情况，并通过试验验证了pH测量值异常偏低是由于水样温度偏离25 ℃较大，而pH测量手段无法提供正确的温度补偿造成的。提出通过严格控制水样温度、采用计算型pH仪表或选择有精密非线性温度补偿功能的高精度pH表等手段，可有效解决该机组水汽系统pH测量异常偏低的问题。

以660 MW机组墙式切圆锅炉为对象，采用数值模拟方式研究了风率分配对煤粉锅炉炉内燃烧、受热面传热及NO_x转化特性的影响规律。结果表明：在固定的燃尽风率下，一次风率的增大使得煤粉燃烧性能呈现先明显恶化而后有所改善的“V字型”变化趋势；一次风率升高将导致燃烧初期生成较多燃料型NO_x，并导致炉膛出口NO_x排放增大；燃尽风率不会改变燃烧性能随一次风率的变化规律，但其升高将导致煤粉燃烧性能显著恶化的临界一次风率下降；风率分配变化带来的一、二次风射流动量的变化是影响锅炉性能的主要因素，二者动量接近时将导致炉内燃烧性能显著恶化。据此，在锅炉实际运行中应尽量避免一次风率的大幅升高，若必须提高一次风率，则应适当降低燃尽风率来减轻一次风率升高后带来的锅炉性能的恶化。